(57)【要約】【課題】  発泡成分を含む有機性廃水を効率よく短時間で一定の処理水質で処理しうる浮上分離処理方法を提供する。【解決手段】  浮上分離槽１を、気液分離板１１により気泡発生エリア２と気液分離流路３とに仕切り、気液分離流路３から気泡発生エリア２に槽内水を循環させる循環経路１３を形成し、槽内水の循環流量を有機性廃水１４の導入量の５０％以上とし、さらに、気液分離流路３における槽内水の流速Ｄを気泡の浮上速度よりも低くすることにより、処理水１６の水質レベルを一定に保つ。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡成分を含む有機性廃水の浮上分離処理方法であって、気泡発生手段が設けられた浮上分離槽内において、上記有機性廃水より発泡成分が除去された槽内水を再び浮上分離槽内に戻して循環させることを特徴とする有機性廃水の浮上分離処理方法。
【請求項２】
上記浮上分離槽が、気液分離板によって気泡発生エリアと気液分離流路とに互いに連通するように仕切られ、上記気泡発生エリアに上記気泡発生手段と有機性廃水の導入口が設けられ、上記気液分離流路が処理水の排出エリアに連絡され、且つ該気液分離流路に流入した槽内水の一部が上記気泡発生エリアに循環される経路を有し、当該浮上分離槽内を循環する槽内水の循環流量が、以下の関係式を満たす請求項１に記載の有機性廃水の浮上分離処理方法。
Ａ＞Ｂ×０．５      （１）
（Ａ＋Ｂ）／Ｃ＜Ｄ  （２）
Ａ：槽内水の循環流量（ｍ3／ｈ）
Ｂ：浮上分離槽内に流入する有機性廃水流量（ｍ3／ｈ）
Ｃ：気液分離流路の断面積（ｍ2）
Ｄ：気泡発生手段によって発生した気泡の浮上速度（ｍ／ｈ）
【請求項３】
浮上分離処理方法が泡沫分離方法である請求項１または２に記載の有機性廃水の浮上分離処理方法。
【請求項４】
上記気泡発生手段が自吸式気泡発生装置である請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性廃水の浮上分離処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漁業、水産加工業、食品加工業、洗浄業、化学工業、鋳造工業、建設土木工業、金属工業、繊維工業、色材工業、皮革工業、パルプ工業等の各種産業において発生する発泡成分を含む有機性廃水の浮上分離処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発泡成分を含む有機性廃水の処理方法としては浮上分離処理方法が良く用いられていた。浮上分離処理方法には、泡沫分離方法や加圧浮上方法などが有るが、中でも、泡沫分離方法は、発泡成分を含む有機性排水中の発泡成分除去手段として良く用いられており、例えば、図８に示すような散気管によって泡を発生させて泡沫分離を行い、水棲生物の飼育水を浄化する処理システムのフローが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この方法は、飼育水槽からの被処理水である原水８２を泡沫分離装置８１の下方側から流入管８３を介して内筒８４に流入させ、内筒８４内に空気供給管８７を介して空気８６を導入させることにより微細な泡８５を気泡混入部である散気管８８から発生させる。発生した微細な泡８５を開口から排出し、泡８５を分離した処理水８９は内筒８４から離隔された外周に設けられた外筒９０により内筒８４の側壁に沿って下方側へ導かれ、外筒９０の開口部周囲の内側に設けられ、開口周囲に泡排出通路９２を形成している堰９１により気液分離され、堰９１を超えた泡８５を含んだ汚泡水９３を泡排出管９４を介して外部へ排出するようにしたものであり、原水８２を気泡混入部下部より導入させて飼育水中の懸濁物や有機物に泡を吸着発泡させ、発泡した泡沫を上下動自在の堰９１に設けられた泡排出管９４に通過させて槽外部へ排出させるものである。これにより、汚泡水９３を効率よく分離、排出することができ、清浄な飼育水での飼育が可能となるものである。
【０００４】
また、加圧浮上方法は、圧力を加えた加圧水を大気圧下の発泡成分を含む有機性排水中に投入し、水の飽和蒸気圧の差で気泡を発生させるものである。水の物性差を利用した気泡発生手段は加圧浮上方法のみであるため、微細な穴から気体を投入する方法や水流によって生じた負圧により気体を吸引し、放出する方法等による浮上分離方法と比べて、発生する気泡径を小さくすることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７０６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図８に示した従来の処理システムのフローは、流入管８３から流入した原水８２が、内筒８４内で浄化され処理水８９を流出管９５から流出していくという一方向のみのフローになっていて、原水８２と泡８５を繰り返し接触させる手法が取り入れられていなかった。そのため、原水８２と泡８５の接触頻度が少ないという問題があり、十分な泡沫分離を行うには、一槽内での泡沫分離処理時間を極めて長く取らなければならないという問題があった。
【０００７】
また、処理水８９を多く得ながら処理時間を短縮しようとすると、泡沫分離装置８１内の水の流れが速くなり、泡８５に接触しない発泡成分が多く存在してしまい、原水８２中の発泡成分が十分に発泡されないまま系外へ流出し、周囲の水環境を悪化させるという問題があった。
【０００８】
一方、加圧浮上方法では、運転管理が困難なため、処理水質が一定にならずにバラツキが見られるという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その課題は、発泡成分を含む有機性廃水を効率よく、且つ、短時間で一定の処理水質に処理しうる浮上分離処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、発泡成分を含む有機性廃水の浮上分離処理方法であって、気泡発生手段が設けられた浮上分離槽内において、上記有機性廃水より発泡成分が除去された槽内水を再び浮上分離槽内に戻して循環させることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、上記浮上分離槽が、気液分離板によって気泡発生エリアと気液分離流路とに互いに連通するように仕切られ、上記気泡発生エリアに上記気泡発生手段と有機性廃水の導入口が設けられ、上記気液分離流路が処理水の排出エリアに連絡され、且つ該気液分離流路に流入した槽内水の一部が上記気泡発生エリアに循環される経路を有し、当該浮上分離槽内を循環する槽内水の循環流量が、以下の関係式を満たすことが望ましい。
【００１２】
Ａ＞Ｂ×０．５      （１）
（Ａ＋Ｂ）／Ｃ＜Ｄ  （２）
Ａ：槽内水の循環流量（ｍ3／ｈ）
Ｂ：浮上分離槽内に流入する有機性廃水流量（ｍ3／ｈ）
Ｃ：気液分離流路の断面積（ｍ2）
Ｄ：気泡発生手段によって発生した気泡の浮上速度（ｍ／ｈ）
【００１３】
本発明において、浮上分離処理方法は、泡沫分離方法が好ましく、また、気泡発生手段としては、自吸式気泡発生装置が好ましく用いられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、以下のような優れた効果が得られる。
【００１５】
（１）浮上分離槽の槽内水を循環させることにより、発泡成分を含む有機性廃水の発泡成分と気泡との接触の機会が増加するため、発泡効率が良くなり、汚濁物質が濃縮された発泡成分を分離することで、発泡成分を含む有機廃水から発泡成分を効率よく除去することができる。
【００１６】
（２）有機性廃水の発泡効率が良いため、発泡に要する処理時間を短縮することができ、浮上分離槽内の水の流れを速くしても有機性廃水中の発泡成分を十分に発泡させることができ、有機性廃水の処理性能を向上させることができる。
【００１７】
（３）槽内水の循環流量を、本発明に係る特定の関係式を満たす範囲に設定することで、有機性廃水中の発泡成分と気泡を効率よく接触、発泡させると共に、気泡が槽内循環によって処理水に混ざることがないため、槽内水を循環させない場合に比較して、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）の除去率を約７割程度向上することができる。
【００１８】
（４）浮上分離処理方法として泡沫分離方法を用いることにより、処理設備をコンパクトに設定することができ、運転管理が容易で一定の処理水質を得ることができる。
【００１９】
（５）泡沫分離方法に使用する気泡発生手段として自吸式気泡発生装置を用いることにより、気体供給手段に気体導入ラインやポンプ等の設備と別途必要としないため、処理設備をコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の処理方法は、浮上分離槽内において処理された槽内水を再び槽内に戻して循環させることに特徴を有し、さらに詳しくは、発泡成分が除去された槽内水を、槽内の配管経路或いは槽外の配管経路を通じてポンプ等の槽内水移送手段により再度、浮上分離槽内に戻して循環させることに特徴を有する。
【００２１】
本発明において、浮上分離槽の槽内水を循環させることにより、発泡成分を含む有機性廃水を発泡させる際に、該有機性廃水中に溶存乃至分散している発泡成分と、気泡発生手段により発生させた気泡を接触させる機会が増加するため発泡効率が良くなり、汚濁物質が濃縮された発泡成分を分離させることで、発泡成分を含む有機性廃水から発泡成分を除去することができる。また、発泡効率が良くなることで、発泡に要する処理時間を短縮することができ、浮上分離槽内の水の流れを速くしても発泡成分を十分発泡させることができ、有機性廃水の処理性能を向上させることができる。
【００２２】
尚、本発明において、有機性廃水に含まれる発泡成分とは、タンパク質や界面活性剤等の起泡作用を有するものであり、気泡とは、気泡発生手段で生成される気泡を意味し、泡沫とは、気泡発生手段から発生した気泡が発泡成分により起泡して水面上に生成した発泡成分と汚濁物質を含むものである。また、本発明における槽内水とは、浮上分離槽内に貯留されている流体であり、処理水とは、浮上分離槽内にて、有機性廃水から発泡成分が除去されたものを言う。
【００２３】
本発明においては、浮上分離槽が、気液分離板によって気泡発生エリアと気液分離流路とに互いに連通するように仕切られ、上記気泡発生エリアに上記気泡発生手段と有機性廃水の導入口が設けられ、上記気液分離流路が処理水の排出エリアに連絡され、且つ該気液分離流路に流入した槽内水の一部が上記気泡発生エリアに循環される経路を有し、当該浮上分離槽内を循環する槽内水の循環流量が、以下の関係式を満たすことが望ましい。
【００２４】
Ａ＞Ｂ×０．５      （１）
（Ａ＋Ｂ）／Ｃ＜Ｄ  （２）
Ａ：槽内水の循環流量（ｍ3／ｈ）
Ｂ：浮上分離槽内に流入する有機性廃水流量（ｍ3／ｈ）
Ｃ：気液分離流路の断面積（ｍ2）
Ｄ：気泡発生手段によって発生した気泡の浮上速度（ｍ／ｈ）
【００２５】
浮上分離槽内の水の流れにおいて、発泡成分を含む有機廃水の導入流速と気泡による槽内攪拌だけでは、有機廃水と気泡の接触頻度が少なくなり、発泡成分が十分に除去されないまま処理水として系外に排出されてしまう。そのため、処理水の水質を一定レベル以上に保つためには、槽内水の循環流量Ａが、浮上分離槽内に流入する有機性廃水流量Ｂの５０％を超えるように上記（１）式を満たす必要がある。さらに、図３に示すように、気泡発生エリアに導入される水量、即ち、循環流量Ａと有機性廃水流量Ｂとの和を、気液分離流路の断面積Ｃで商して導かれる、気液分離流路を流れる槽内水の流速Ｖが、気泡発生エリアで発生した気泡の浮上速度Ｄよりも速い場合には、泡沫の一部が浮上分離槽の水面上に生成して外へ排出される前に、槽内水の流れに巻き込まれて処理水と混合し、処理水の水質を低下させてしまう。よって、上記（２）式を満たし、気液分離流路の流速（Ａ＋Ｂ）／Ｃを気泡の浮上速度Ｄ未満になるように設定することにより、処理水の水質を一定レベル以上に保つことができる。
【００２６】
本発明の浮上分離処理方法としては、泡沫分離方法、加圧分離方法、常圧浮上法など、発泡成分を含む有機性廃水から該発泡成分を除去しうる方法であれば、特に限定されるものではないが、泡沫分離方法は、処理設備をコンパクトに設定することができ、運転管理が容易で一定の処理水質を得ることができるので本発明に好適に使用される。
【００２７】
また、本発明に用いられる気泡発生手段としては、自吸式気泡発生装置、加圧式気泡発生装置、散気板など、気泡を発生させうるものであれば、特に限定されるものではないが、自吸式気泡発生装置は、気体供給手段に気体導入ラインやポンプ等の設備を別途必要としないため、処理設備をコンパクトに設定することができるため、好適に使用される。
【００２８】
尚、本発明において、気液分離流路の水平方向の断面積は、浮上分離処理を十分に行うことができれば、特に限定されるものではないが、全体の有効容量を変えずにより多くの有機性廃水を処理する場合には、気泡発生エリアにおいて十分に発泡成分を浮上分離させることができる容量さえ確保できていれば、気液分離流路の水平方向の断面積を大きくしても構わない。
【００２９】
以下、本発明の処理方法について具体的な実施形態を挙げて詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の有機性廃水の浮上分離処理方法を泡沫分離方法により実施する浮上分離槽の一構成例を示す断面模式図であり、１は泡沫分離槽（浮上分離槽）、２は気泡発生エリア、３は気液分離流路、４は循環水採取エリア、５は処理水排出エリア、６は吸気管、７は気泡発生装置、８は泡沫、９は泡沫掻寄機、１０は仕切板、１１は気液分離板、１２は循環ポンプ、１３は循環経路、１４は有機性廃水（原水）、１５は気泡、１６は処理水である。
【００３１】
図１において、本発明の浮上分離槽に相当する泡沫分離槽１は、気泡発生エリア２，気液分離流路３、循環水採取エリア４、処理水排出エリア５の四つのエリアで構成されている。気泡発生エリア２は、底部に気体導入口の吸気管６を伴った気泡発生手段である気泡発生装置７を有しており、上部に発生した泡沫８を掻き取る泡沫掻寄機９を有している。気液分離流路３は、泡沫分離槽１の内部側面の仕切板１０と泡沫掻寄機９の下方に設置された気液分離板１１間に形成されている。循環水採取エリア４は底部が気液分離流路３に連通しており、気液分離流路３付近の循環水採取エリア４底部に循環ポンプ１２が設けられており、さらに循環経路１３によって循環ポンプ１２と気泡発生エリア２が連通されるように構成されている。処理水排出エリア５は、前記循環水採取エリア４に隣接して設けられている。
【００３２】
図１の泡沫分離槽１においては、先ず、発泡成分を含む有機性廃水１４（以下、「原水」と記す）が泡沫分離槽１内の気泡発生エリア２へ導入される。導入された原水１４は、気泡発生エリア２内にて一定時間滞留すると共に、吸気管６を通して大気中から空気が導入されて気泡発生装置７より気泡１５が発生することで気泡発生エリア２に滞留する原水１４中に溶解している発泡成分が発泡し、気泡発生エリア２上部へ浮上して水面上に泡沫８を生成する。浮上した泡沫８は泡沫掻き寄せ機９により排出口（不図示）を通って泡沫分離槽１から排出されることで泡沫分離処理が行われる。原水１４から泡沫８が除去された槽内水は、気液分離流路３を通過し、循環水採取エリア４へ移動する。循環水採取エリア４に移動した槽内水は一定量が循環ポンプ１２によって循環経路１３を通って再び気泡発生エリア２に導入され、繰り返し泡沫分離処理される。本泡沫分離槽１内における水の流れは図２に示すようになっており、槽内循環されることで気泡と発泡成分とを接触させる機会を増加させ、水の流れが速くなっても発泡成分を十分発泡させることができる。
【００３３】
図４に、図１とは異なる浮上分離槽の構成例を示す。図４の浮上分離槽１では、循環ポンプ１２が気液分離流路３の下部に設置され、図１の循環水採取エリア４が水位調整エリア４１である以外は、図１の浮上分離槽と同じ構成である。
【００３４】
また、図５にさらに異なる構成例を示す。図中、５０は仕切板、５１は第一気液分離板、５２は第二気液分離板、５３は第一気液分離流路、５４は第二気液分離流路である。図５の泡沫分離槽１は、気泡発生エリア２、第一気液分離流路５３、第２気液分離流路５４、水位調整エリア４１、処理水排出エリア５の五つのエリアで構成されている。第一気液分離流路５３は、泡沫分離槽２の内部側面の仕切板５０と第一気液分離板５１との間に形成され、底部は水位調整エリア５５と連通している。第二気液分離流路５４は、第一気液分離板５１とこれと平行に並べられた第二気液分離板５２との間に形成され、循環経路１３により、気泡発生エリア２と連通しているが、他のエリアとは直接には隔離されている。
【００３５】
図５の泡沫分離槽１は、原水１４から泡沫分離された槽内水の一定量が第二気液分離流路５４と気泡発生エリア２を連通する循環経路１３によって循環する。泡沫分離処理された処理水１６は、第一気液分離流路５３、水位調整エリア４１、処理水排出エリア５を通って、原水１４の導入量だけ系外へ排出される。
【実施例】
【００３６】
（試験例１）
実際の漁港より採取した水揚げ、荷捌き廃水を原水とし、図１に示した構成の泡沫分離槽を用いて、本発明の処理を実施した。
【００３７】
〔ＣＯＤの測定方法〕
処理水のＣＯＤはＪＩＳ  Ｋ０１０２  １９に準拠し、アルカリ性過マンガン酸カリウムによる酸素消費量により測定した。
【００３８】
〔廃水処理条件〕
・泡沫分離槽：自吸式泡沫分離槽、有効容量５００Ｌ、滞留時間１２０分
・原水流量：０．２５ｍ3／ｈ
・泡沫発生量（運転時間１８０分後の発生量）：５４Ｌ
・槽内水の循環流量：０．５ｍ3／ｈ
・気液分離流路の断面積：０．１２ｍ2
【００３９】
〔測定条件〕
（ａ）泡沫分離槽内を予め原水で満水とし、１２０分バッチ式で泡沫分離処理を行い、事前に槽内水を清浄にした後、上記原水流量を通水し、連続運転を開始する。
（ｂ）バッチ運転の際、槽内水の循環を実施する。
（ｃ）廃水処理で使用した原水、処理水は６０分経過毎に採取し、ＣＯＤを測定する。
【００４０】
（比較例１）
バッチ運転の際に槽内水の循環を行わず、原水流量を０．２５ｍ3／ｈ、泡沫発生量（運転時間１８０分後の発生量）２４Ｌとして、槽内水の循環を行わない以外は試験例１と同様に処理を行った。
【００４１】
試験例１，比較例１の結果を図６に示す。図６から明らかなように、原水水質はバラツキがあるものの、概ねＣＯＤ＝５０〜６０ｍｇ／Ｌの範囲にあり、試験例１の場合、処理水のＣＯＤは１３．０ｍｇ／Ｌ程度に減少し、運転時間が１８０分を経過した時点でも、１３．６ｍｇ／Ｌであった。ここで、泡沫分離槽における滞留時間が１２０分であることから、運転時間１８０分における処理水の原水は運転時間６０分における原水に該当する。運転時間６０分における原水のＣＯＤは４８．１ｍｇ／Ｌであったから、試験例１の場合、ＣＯＤ除去率は７２％である。
【００４２】
一方、比較例１では、ＣＯＤは時間の経過と共に減少しているが、運転時間が１８０分を経過した時点でも、処理水のＣＯＤは３８．３ｍｇ／Ｌであった。ここで、泡沫分離槽における滞留時間が１２０分であることから、運転時間１８０分における処理水の原水は運転時間６０分における原水に該当する。運転時間６０分における原水のＣＯＤは６６．２ｍｇ／Ｌであったから、比較例１のＣＯＤ除去率は４２％であった。
【００４３】
このことから、泡沫分離槽の槽内水を循環させない場合と比べて、循環させる本発明の処理方法では、ＣＯＤ除去率が約７割程度向上することがわかった。
【００４４】
（試験例２〜６）
槽内水の循環流量を変化させて処理の比較を行った。
【００４５】
〔廃水処理条件〕
・泡沫分離槽：自吸式泡沫分離槽、有効容量５００Ｌ、滞留時間３０分
・原水流量：１．００ｍ3／ｈ
・槽内水の循環流量：０．５，０．６，１．０，２．０，３．０ｍ3／ｈ
・気液分離流路の断面積：０．１２ｍ2
【００４６】
〔測定条件〕
（ａ）槽内水の循環流量を変更する前に、予め循環流量＝２．０ｍ3／ｈで廃水処理を施して事前に槽内水を清浄にした後、槽内水の循環流量を変更した時点を運転時間０分とする。
（ｂ）廃水処理で使用した原水、処理水は６０分経過毎に採取し、ＣＯＤを測定する。
【００４７】
結果を図７に示す。図７から明らかなように、原水水質はバラツキがあるものの、概ねＣＯＤは２０〜４０ｍｇ／Ｌの範囲にあり、試験例３〜５の場合、原水に比べて処理水のＣＯＤは概ね１３．０ｍｇ／Ｌ程度に減少して安定しているため、この循環流量の範囲内であれば、確実で常に安定した廃水処理性能を示すことが確認された。
【００４８】
本試験において泡沫分離槽から発生する気泡の大きさは直径が約１８０μｍであった。この大きさの泡沫の気泡浮上速度は２７．９ｍ／ｈと推測できる。このことは、公知技術より導き出され、例えば特開２００２−１４３８８５号公報にも開示されている。また、槽内水の循環流量を変えた時の泡沫分離槽内における気液分離流路の水の流速はそれぞれ、試験例２で１２．５ｍ／ｈ、試験例３で１３．３ｍ／ｈ、試験例４で１７．０ｍ／ｈ、試験例５で２５．０ｍ／ｈ、試験例６で３３．０ｍ／ｈであった。各試験例において、泡沫分離方法を用いた槽内水の循環流量Ａが泡沫分離槽内に導入される有機性廃水流量Ｂの５０％を超えており、且つ、気液分離流路の水の流速が、気泡の浮上速度Ｄ未満であることから、常に安定して確実に、有機性廃水から発泡成分を除去する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の処理方法を実施する浮上分離槽の一構成例の断面模式図である。
【図２】本発明の処理方法における浮上分離槽内の水の流れを示した模式図である。
【図３】浮上分離槽内の気液分離流路における浮上分離の状態を示した模式図である。
【図４】本発明の処理方法を実施する浮上分離槽の他の構成例の断面模式図である。
【図５】本発明の処理方法を実施する浮上分離槽の他の構成例の断面模式図である。
【図６】本発明の実施例の試験例１と比較例１における運転時間と処理水質との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例の試験例２〜６における運転時間と処理水質との関係を示すグラフである。
【図８】従来の発泡成分を含む有機性廃水の浮上分離処理方法における処理装置を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  泡沫分離槽
２  気泡発生エリア
３  気液分離流路
４  循環水採取エリア
５  処理水排出エリア
６  吸気管
７  気泡発生装置
８  泡沫
９  泡沫掻寄機
１０  仕切板
１１  気液分離板
１２  循環ポンプ
１３  循環経路
１４  有機性廃水（原水）
１５  気泡
１６  処理水
４１  水位調整エリア
５０  仕切板
５１  第一気液分離板
５２  第二気液分離板
５３  第一気液分離流路
５４  第二気液分離流路
８１  泡沫分離装置
８２  原水
８３  流入管
８４  内筒
８５  泡
８６  空気
８７  空気供給管
８８  散気管
８９  処理水
９０  外筒
９１  堰
９２  泡排出通路
９３  汚泡水
９４  泡排出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005349354.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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